一种基于VisualBasic的瓦斯监控系统

【摘 要】针对传统的瓦斯监控设备的不足，介绍了一种基于Visual Basic的煤矿瓦斯浓度监测监控系统。该系统硬件组成包括瓦斯传感器、上、下位机及无线通信模块和工控机。目前，该系统已在实验室条件下实现。经反复测试，可以完成煤矿各种瓦斯浓度的监测任务。

【关键词】煤矿瓦斯监控；Visual Basic；瓦斯传感器；工控机

引言

近年来瓦斯爆炸的安全事故频发，严重威胁了生产的安全，给国家和人民造成了重大损失。其中，一个很重要的原因就是瓦斯监控设备不能很好地发挥作用。传统的瓦斯监控设备，监控范围有限，并且基本采用有线模式传输信号，在矿井中使用十分不便。而无线监测监控系统通过布置在监测区域内大量的廉价微型传感器节点，通过无线通信方式组成的一个多跳的自组织网络，其目的是采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并通过无线模块发送给观察者。无线监测监控系统集数据的采集、融合、分析、传输于一体，具有展开快速、可靠稳定、可维护性好等特点，特别适用于环境恶劣、不方便人工监控和通过有线网络监控的一些场所，正好可以弥补有线网络的相关缺点。将其应用于煤矿中，配合上层监控软件，可以很好地实现对煤矿内重点区域瓦斯浓度的实时监控、显示和预警，对煤矿的安全生产起着非常重要的作用。

针对无线监测监控系统的以上特点和优势，文章提出了一种基于Visual Basic的煤矿瓦斯浓度监测监控系统。Visual Basic（简称VB）是美国微软公司推出的强有力的系列开发工具之一，是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，以其实用、方便、快捷等优点而深受广大程序员的青睐。

1 系统组成与工作原理

本系统主要由工控机、上位机、下位机以及无线通讯网络组成。系统总体框图如图1所示。系统工作原理：将瓦斯传感器放在瓦斯待检测点进行测量，传感器将采集到的信号转化为可识别的电压信号，经数据融合技术把多传感器在空间或时间上可冗余或互补的信息，依据某种准则进行组合，得出初步结果。经过初级处理过的数据送入下位机，下位机通过无线通信模块保持与上位机的通信。得到的数据再进一步送入工控机进行处理。

2 硬件组成

2.1 瓦斯传感器

本系统采用的GJ4 型甲烷传感器为本质安全型仪器。该传感器是一种智能型检测仪器，主要用于检测煤矿井下空气中的甲烷含量。具有精度高，稳定可靠，使用方便等特点，并能与其他煤矿监控系统配套使用。

2.2 上、下位机及无线通信模块

下位机和上位机都是由单片机和无线收发设备组成，单片机采用广泛使用、价格低廉的Ateml 公司的AT89S52 芯片。下位机主要用于数据的初步处理并进行打包， 通过无线收发设备传送给上位机。上位机主要负责接收来自下位机并转发给工控机，同时上位机也负责整个系统的同步通信。

无线通信模块采用深圳倚天丰华电子有限公司开发的M34 系列EDGE Modem。该Modem 是针对工业现场的复杂环境而设计，符合EMC 测试规范。它内置了MC75 无线模块，采用简单的AT 命令交互界面和提供了更方便的电源接口，具有良好的电磁屏蔽罩和金属外壳，坚固耐用；抗强电磁干扰，高温散热能力极强。

2.3 工控机

工控机采用研华公司生产的IPC-610H。该机是专为任务关键应用而设计， 包括一个通用14 槽无源底板、带PFC（功率因数补偿）和易于维护的双冷却风扇。带有2 个高CFM 风扇的先进冷却系统能够提供充足的气流来冷却系统的主要部件。前端接线的USB 和PS/2 键盘I/O 接口可以连接各种外部设备，以便进行数据传输、备份和输入。灵活的机械设计支持单PS/2 电源或冗余电源（通过更换电源托架）。所有这些特点使研华IPC-610H 成为性价比最佳和总价最优的选择。

3 软件构架

3.1 无线通信

软件部分主要是由VB 提供的一个Active X 控件MSComm 实现。利用它可以方便地进行计算机串行通信的管理。在本系统中，上、下位机进行无线通信时采用1 位开始位、1 位停止位、7 位数据位、偶校验方式，波特率为9600bps。部分程序设置如下：

（1）在窗体中添加名为MyComm 的MSComm 控件，并设置空间的属性。

考虑到无线通信技术抗干扰能力弱，本系统采取了多项抗干扰措施，包括使用抗干扰电源、增加光电耦合电路、过载保护等。

3.2 监测界面

系统监测界面主要包括：超限报警、当前曲线显示、历史曲线查询、数据库存储、打印输出。

（1）超限报警。由工作人员根据实际情况设定瓦斯报警浓度，若超限，则由界面灯亮报警。

（2）当前曲线显示。可以实时地显示当前瓦斯浓度的测量值。

（3）历史曲线查询。可以对瓦斯浓度历史情况进行查询。

（4）数据库存储。将瓦斯历史浓度以Access 数据库的形式存储，调用查看时采用Excel 格式输出。

（5）打印输出。连接打印机后，可以将数据打印出来。

4 结束语

该无线监测系统已在实验室条件下实现。经反复测试，可以完成煤矿各种瓦斯浓度的监测任务。该无线监测系统已充分发挥了无线传感器网络监控范围大、间歇工作节省能量、部署灵活等优点，解决了在环境复杂、恶劣的煤矿中对瓦斯浓度的监控和预警。经实验表明，系统测量精度高、响应速度快、性能稳定，并且操作和维护方便，为决策指挥和矿内通风管理提供准确的科学依据，有效地保障了生产的安全。

参考文献：

[1]吴呈瑜，孙运强.基于ZigBee 的瓦斯无线监测系统硬件设计[J].今日电子，2008（01）.

[2]陈新军，刘明光.基于单片机的煤矿瓦斯自动检测系统[J].采矿技术，2007（01）.

作者简介：

朱峰（1984—）男，安徽淮南人，本科学历，现工作于淮南矿业集团潘北矿，助理工程师，主要从事煤矿监测监控及网络信息工作。